【摘要】：近年來(lái),隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,能源需求量與日俱增,從而帶動(dòng)了煤化工產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展。但煤化工行業(yè)產(chǎn)生了大量有毒難降解的廢水,對(duì)當(dāng)前的水資源和環(huán)境局勢(shì)帶來(lái)巨大壓力,故實(shí)現(xiàn)煤化工廢水“零排放”是煤化工行業(yè)發(fā)展的內(nèi)在需求和外部要求,其關(guān)鍵點(diǎn)和難點(diǎn)是煤化工濃鹽水的處理,產(chǎn)生的結(jié)晶雜鹽處理成本高,處理不當(dāng)還會(huì)留下環(huán)境隱患。因此,降低煤化工濃鹽水中有機(jī)物濃度,實(shí)現(xiàn)結(jié)晶鹽中有機(jī)物種類和含量達(dá)標(biāo),對(duì)于實(shí)現(xiàn)煤化工濃鹽水工業(yè)鹽分離及資源化利用起到至關(guān)重要的作用,本論文針對(duì)此問(wèn)題展開研究。首先,從中煤鄂爾多斯能源化工有限公司現(xiàn)場(chǎng)取回的煤化工濃鹽水碟管式納濾膜出水GC/MS分析結(jié)果顯示,濃鹽水中主要含有甲苯類芳香族化合物和長(zhǎng)鏈烷烴類,以及少量酯類和萘類等有機(jī)物。根據(jù)水質(zhì)條件,本研究構(gòu)建了共結(jié)晶催化臭氧氧化和顆粒活性炭吸附兩大工藝深度處理煤化工濃鹽水進(jìn)行了研究。其次,對(duì)催化臭氧氧化體系進(jìn)行了深入研究,包括:(1)制備共結(jié)晶催化劑,進(jìn)行了催化劑特性表征并研究了催化劑中毒、結(jié)垢問(wèn)題和催化劑的穩(wěn)定性等問(wèn)題。(2)工藝運(yùn)行條件優(yōu)化條件為:O_3投加速率為2.0mg/min,催化劑投加量2.0g/L,pH值和溫度均為原水水質(zhì)條件。(3)用甲苯和辛烷配水,發(fā)現(xiàn)有機(jī)物不會(huì)使催化劑中毒;再用NaCl和去離子水配水,發(fā)現(xiàn)高濃度的NaCl會(huì)影響催化劑的活性和吸附性能。(4)推測(cè)分析了催化臭氧氧化的機(jī)理,·OH的產(chǎn)生是由共結(jié)晶催化劑中氧化物的不同價(jià)態(tài)間的e-遷移促進(jìn)產(chǎn)生的。該催化氧化過(guò)程是羥基自由基間接氧化反應(yīng),多種氧化反應(yīng)協(xié)同作用。另外,氯離子導(dǎo)致惰性中間體產(chǎn)生,終止臭氧的鏈分解,降低氧化體系的處理效果。最后,對(duì)顆�；钚蕴课焦に嚲臀鍌�(gè)方面內(nèi)容進(jìn)行了深入研究:(1)活性炭動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)時(shí),最佳流動(dòng)速率為8.0m/h,最佳吸附時(shí)間2h,活性炭投加量2.0g/L,PH為3,溫度25℃。針對(duì)最佳吸附pH,考慮到了實(shí)際工程應(yīng)用,本研究用Na OH改性后的活性炭能夠保持吸附最佳pH為7左右�？疾鞙囟扔绊憰r(shí),同時(shí)用Langmuir模型擬合活性炭對(duì)甲苯、辛烷和十一烷的吸附等溫線,結(jié)果表明該模型擬合相關(guān)性較好。(2)高鹽離子特性影響分析發(fā)現(xiàn),體系中NaCl濃度較低時(shí),鹽會(huì)在GAC上吸附,占據(jù)GAC表面活性位,降低其吸附容量。隨著鹽濃度增加,大量的離子產(chǎn)生了電荷屏蔽效應(yīng),分子間的排斥力減弱,吸附作用得到改善。另外,溶液中高濃度的NaCl會(huì)產(chǎn)生鹽析效應(yīng),降低吸附系統(tǒng)中有機(jī)物的溶解度,促進(jìn)了其在GAC表面的轉(zhuǎn)移。(3)使用熱再生法對(duì)改性后活性炭再生,再生結(jié)果表明,再生炭的吸附穩(wěn)定性較好。(4)以甲苯、辛烷和十一烷配水研究活性炭吸附動(dòng)力學(xué),發(fā)現(xiàn)甲苯吸附更符合偽二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型,辛烷和十一烷的顆粒內(nèi)擴(kuò)散方程擬合效果更好。本文所建立的非均相催化臭氧氧化體系和顆粒活性炭吸附體系能夠快速、高效去除煤化工濃鹽水中的難降解有機(jī)物,大大提高后續(xù)生產(chǎn)的結(jié)晶鹽質(zhì)量,對(duì)于實(shí)現(xiàn)煤化工廢水“零排放”有較大的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：X784
【圖文】：

化學(xué)性質(zhì)的差異對(duì)活性炭的酸度，吸附選擇性，潤(rùn)濕性，電化學(xué)性能，催化性能等都有顯著的影響�；钚蕴吭谥苽溥^(guò)程中由于存在灰分等雜原子，使得活性炭本身有著缺陷的基本結(jié)構(gòu)，O 等雜原子在活化過(guò)程中可以吸附在這些缺陷的結(jié)構(gòu)上，形成包括如酸性官能團(tuán)、中性官能團(tuán)和堿性官能團(tuán)等此類含氧官能團(tuán)使活性炭吸附性能產(chǎn)生巨大差異。其中含氧官能團(tuán)和含氮官能團(tuán)使得活性炭具有酸堿方面的吸附性能存在顯著差異[42-44](如圖 1-2、圖 1-3)。Boehm[42]指出活性炭表面可能存在羧基，酸酐，酚羥基，羰基，醌，內(nèi)酯基、乳醇基等含氧官能團(tuán)，Boehm 滴定可以測(cè)定活性炭表面上含氧官能團(tuán)的數(shù)目和分布。Kienle 等[46]已經(jīng)成功地檢測(cè)到了這些含氧官能團(tuán)的化學(xué)結(jié)構(gòu)。Barton 等[47]通過(guò)質(zhì)量滴定、高溫脫附和量熱分析等方法研究了活性炭上的酸定位和堿定位�；钚蕴康谋砻婊瘜W(xué)性質(zhì)改性指通過(guò)一定的方法改變活性炭表面的官能團(tuán)種類及數(shù)量以及活性炭的化學(xué)構(gòu)造，控制其疏水/親水性能和與金屬或金屬氧化物的結(jié)合能力，達(dá)到使活性炭能夠吸附特定特定物質(zhì)的目的[48]�；钚蕴勘砻婊瘜W(xué)性質(zhì)的改性包括氧化改性、還原改性以及負(fù)載雜原子和化合物等進(jìn)行。

圖 1-3 活性炭表面含氮官能團(tuán)氧化改性溫度下，用適當(dāng)?shù)难趸瘎┭趸钚蕴勘砻娴墓倌軋F(tuán)，以提高官能團(tuán)含量，提高表面極性，減少表面零電荷點(diǎn) pHpzc，從面極性使其容易吸附極性物質(zhì)，稱為活性炭的表面氧化改性硝酸，氯酸，過(guò)氧化氫和硫酸等。等[49]采用高溫氧化和化學(xué)改性改變?yōu)豸斈矩悮どa(chǎn)的活性能團(tuán)發(fā)生了改變。與未氧化的活性炭相比，改性活性炭表面增加了一倍左右，羧基/羥基接近 4 倍，活性炭的表面極性定極性的溶質(zhì)吸附能力增強(qiáng)。Morwski 等[50]使用硝酸處理酚表明，處理過(guò)的活性炭對(duì)鹽水鹵三甲烷的吸附性能顯著提高和次氯酸改性活性炭。作為最強(qiáng)的氧化劑，經(jīng)過(guò)硝酸改性成了大量的酸性官能團(tuán)。次氯酸的氧化性相對(duì)溫和許多，可酸性官能團(tuán)種類和數(shù)量調(diào)整到適當(dāng)?shù)闹怠；钚蕴客ㄟ^(guò)氧化改加均勻的幾何形狀[52]。范順利等[53]分別用硝酸，過(guò)氧化氫性活性炭，并討論了活性炭表面化學(xué)性質(zhì)和表面結(jié)構(gòu)的改變

體系去除煤化工濃鹽水有機(jī)物的機(jī)理探討。附試驗(yàn)研究研究:考察選定的 GAC 對(duì)煤化工濃鹽水中有機(jī)物的宜本研究中動(dòng)態(tài)吸附時(shí)最佳濃鹽水流速、活性炭投 pH 值以及吸附溫度。最佳吸附 PH 確定的同時(shí)，用性處理，得到更實(shí)用于工業(yè)化應(yīng)用的改性活性炭。性研究：研究了高鹽特性對(duì)改性活性炭吸附的影響性炭吸附的影響；GAC 的重復(fù)使用與再生性能研究生物工藝的比較：將活性污泥用煤化工濃鹽水馴化，與活性炭吸附對(duì)比。與熱力學(xué)研究：以煤化工濃鹽水 TOC 為代表污染物處理煤化工濃鹽水的吸附動(dòng)力學(xué)模型和熱力學(xué)函數(shù)要研究?jī)?nèi)容，設(shè)計(jì)了如下的技術(shù)路線：

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 葉廣印;王利娟;;煤化工高鹽水零排放技術(shù)的研究與比較[J];山東化工;2015年19期

2 金海洋;黃陽(yáng)波;于萍;;正滲透技術(shù)及其應(yīng)用[J];工業(yè)用水與廢水;2014年01期

3 蘇艷敏;鄭化安;付東升;李克倫;肖榮林;呂曉麗;;煤化工反滲透濃水濃縮的研究現(xiàn)狀[J];潔凈煤技術(shù);2014年01期

4 黃艷;尚宇;周健;劉娜;馮燕;;離子交換樹脂在工業(yè)廢水處理中的研究進(jìn)展[J];煤炭與化工;2014年01期

5 莫志安;王蕊;;簡(jiǎn)述含鹽廢水淡化及蒸發(fā)塘處置濃鹽漿——以煤制乙二醇工程為例[J];新疆環(huán)境保護(hù);2013年01期

6 吳勃;王偉東;;煤化工廢水零排放處理方法研究[J];應(yīng)用能源技術(shù);2013年03期

7 張國(guó)梁;;煤化工高鹽水處理技術(shù)概述與問(wèn)題探討[J];科技創(chuàng)新與應(yīng)用;2012年33期

8 姜興濤;姜成旭;;利用蒸發(fā)塘處置煤化工濃鹽水技術(shù)[J];化工進(jìn)展;2012年S1期

9 賀磊;孫倩;;中國(guó)能源問(wèn)題分析及對(duì)策研究[J];傳承;2012年10期

10 李剛;李雪梅;王鐸;何濤;高從X&;;正滲透膜技術(shù)及其應(yīng)用[J];化工進(jìn)展;2010年08期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前5條

1 莊海峰;催化臭氧化—生物組合工藝深度處理煤制氣廢水效能的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

2 亓麗麗;非均相臭氧催化氧化對(duì)氯苯酚機(jī)理研究及其工藝應(yīng)用[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

3 王偉;厭氧強(qiáng)化工藝處理煤制氣廢水中酚類化合物效能的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2011年

4 李炳智;臭氧氧化處理含氯代硝基苯類廢水機(jī)理及其強(qiáng)化生物降解性的研究[D];浙江大學(xué);2010年

5 張利波;煙桿基活性炭的制備及吸附處理重金屬?gòu)U水的研究[D];昆明理工大學(xué);2007年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

1 吳限;煤化工廢水處理技術(shù)面臨的問(wèn)題與技術(shù)優(yōu)化研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

2 張樂(lè);CO銅基變換催化劑PH_3中毒機(jī)理研究[D];昆明理工大學(xué);2013年

3 徐進(jìn);蓮桿活性炭吸附對(duì)乙酰氨基酚和萘啶酮酸：pH，離子強(qiáng)度和乙醇的影響[D];山東大學(xué);2012年

本文編號(hào)：2806390